Scalable Nacre‐Like Photonic Paper with Enhanced Mechanical Stability for Rewritable Printing

光子学 材料科学 可扩展性 结构着色 纳米技术 墨水池 光子晶体 超材料 制作 计算机科学 韧性 机械强度 图层(电子) 光电子学 3D打印 光开关 相容性(地球化学) 纳米结构 纳米尺度 光子超材料 建筑
作者
Xinyu Kan,Kaisen Gao,Zijing Li,Yunpeng Wang,Jie Ju,Wenbin Niu,Xi Yao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e09143-e09143
标识
DOI:10.1002/smll.202509143
摘要

Abstract Hydrochromic photonic paper is a promising substitution for traditional paper due to its eco‐friendly coloration technique and potential compatibility with inkjet printing. However, it is highly desired yet very challenging to fabricate photonic paper with robust mechanical stability in a scalable manner for commercial popularity. Inspired by nacre, a scalable photonic paper is fabricated with a highly aligned “brick‐and‐mortar” architecture via roll‐to‐roll‐assisted blade‐coating. This hierarchical architecture is constructed by high‐content (≈50 wt.%), low‐aspect‐ratio (≈33.2) α‐zirconium phosphate nanoplates bonded to poly(acrylamide‐ co ‐diacetone acrylamide) via interfacial hydrogen‐bonds. The resultant photonic paper features a near‐equal “brick‐mortar” ratio, effectively balancing the conflict between high strength (≈24.2 MPa), toughness (≈13.1 MJ m − 3 ), and structural color. Therefore, it demonstrates high‐contrast multicolor output and spatiotemporal color evolution through hygroscopic salt ink self‐sustaining layer spacing. Importantly, the robust mechanical stability supports over 100 cycles of high‐resolution rewritable printing using commercial printers, along with proof‐of‐concept demonstrations of Braille printing and erasure. Moreover, the hierarchical nanoplates endow the photonic paper with excellent flame retardancy, meeting higher storage safety requirements. This work presents an enlightening biomimetic design to integrate scalable assembly, structural color, and mechanical enhancement in photonic paper via low‐aspect ratio nanoplates, offering a promising platform for the sustainable paper industry.
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